JPS6240658B2 - - Google Patents
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- JPS6240658B2 JPS6240658B2 JP57193155A JP19315582A JPS6240658B2 JP S6240658 B2 JPS6240658 B2 JP S6240658B2 JP 57193155 A JP57193155 A JP 57193155A JP 19315582 A JP19315582 A JP 19315582A JP S6240658 B2 JPS6240658 B2 JP S6240658B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/483—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy
- G01R33/4833—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy using spatially selective excitation of the volume of interest, e.g. selecting non-orthogonal or inclined slices
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、核磁気共鳴(nuclear magnetic
resonance)(以下これを「NMR」と略称する)
現象を利用して、被検体内における特定原子核分
布等を被検体外部より知るようにした核磁気共鳴
による検査方法及び検査装置に関するものであ
る。
resonance)(以下これを「NMR」と略称する)
現象を利用して、被検体内における特定原子核分
布等を被検体外部より知るようにした核磁気共鳴
による検査方法及び検査装置に関するものであ
る。
本発明の説明に先だつて、はじめにNMRの原
理について概略を説明する。
理について概略を説明する。
原子核は、陽子と中性子とからなつており、こ
れらは全体として、核スピン角運動量Iで回転し
ているとみなされる。
れらは全体として、核スピン角運動量Iで回転し
ているとみなされる。
第1図は、水素の原子核( 1H)を示したもの
で、イに示すように1個の陽子Pからなり、スピ
ン量子数1/2で表わされる回転をしている。ここ
で陽子Pは、ロに示すように正の電荷e+をもつて
いるので、原子核の回転に従い、磁気モーメント
μが生ずる。すなわち、一つ一つの水素の原子核
は、それぞれ一つ一つの小さな磁石とみなせる。
で、イに示すように1個の陽子Pからなり、スピ
ン量子数1/2で表わされる回転をしている。ここ
で陽子Pは、ロに示すように正の電荷e+をもつて
いるので、原子核の回転に従い、磁気モーメント
μが生ずる。すなわち、一つ一つの水素の原子核
は、それぞれ一つ一つの小さな磁石とみなせる。
第2図は、この点を模式的に示した説明図で、
鉄のような強磁性体では、この微小磁石の方向が
イに示すように揃つており、全体として磁化が観
測される。これに対して、水素等の場合、微小磁
石の方向(磁気モーメントの向き)はロに示すよ
うにランダムであつて、全体として磁化は見られ
ない。
鉄のような強磁性体では、この微小磁石の方向が
イに示すように揃つており、全体として磁化が観
測される。これに対して、水素等の場合、微小磁
石の方向(磁気モーメントの向き)はロに示すよ
うにランダムであつて、全体として磁化は見られ
ない。
ここで、このような物質に、Z方向の静磁場
H0を印加すると、各原子核がH0の方向に揃う
(核のエネルギ準位がZ方向に量子化される)。
H0を印加すると、各原子核がH0の方向に揃う
(核のエネルギ準位がZ方向に量子化される)。
第3図イは、水素原子核についてこの様子を示
したものである。水素原子核のスピン量子数は1/
2であるから、第3図ロに示すように、−1/2と+
1/2の2つの準位に分かれる。2つのエネルギー
準位間のエネルギー差ΔEは、(1)式で表わされ
る。
したものである。水素原子核のスピン量子数は1/
2であるから、第3図ロに示すように、−1/2と+
1/2の2つの準位に分かれる。2つのエネルギー
準位間のエネルギー差ΔEは、(1)式で表わされ
る。
ΔE=γ〓H0 ……(1)
ただし、γ:磁気回転比
〓=h/2π
h=ブランク定数
ここで各原子核には、静磁場H0によつて、
μ×H0
なる力が加わるので、原子核はZ軸のまわりを、
(2)式で示すような角速度ωで歳差運動する。
(2)式で示すような角速度ωで歳差運動する。
ω=γH0(ラーモア角速度) ……(2)
この状態の系に角速度ωに対応する周波数の電
磁波(通常ラジオ波)を印加すると、共鳴がおこ
り、原子核は(1)式で示されるエネルギー差ΔEに
相当するエネルギーを吸収して、高い方のエネル
ギー準位に遷移する。核スピン角運動量を持つ原
子核が数種類混在していても、各原子核によつて
磁気回転比γが異なるため、共鳴する周波数が異
なり、したがつて特定の原子核の共鳴のみをとり
だすことができる。また、その共鳴の強さを測定
すれば、原子核の存在量も知ることができる。ま
た、共鳴後、緩和時間と呼ばれる時定数で定まる
時間の後に高い準位へ励起された原子核は、低い
準位へもどる。この緩和時間のうち、特にT1と
呼ばれるスピン―格子間緩和時間(縦緩和時間)
は、各化合物の結合の仕方に依存している時定数
であり、正常組織と悪性腫瘍とでは、値が大きく
異なることが知られている。
磁波(通常ラジオ波)を印加すると、共鳴がおこ
り、原子核は(1)式で示されるエネルギー差ΔEに
相当するエネルギーを吸収して、高い方のエネル
ギー準位に遷移する。核スピン角運動量を持つ原
子核が数種類混在していても、各原子核によつて
磁気回転比γが異なるため、共鳴する周波数が異
なり、したがつて特定の原子核の共鳴のみをとり
だすことができる。また、その共鳴の強さを測定
すれば、原子核の存在量も知ることができる。ま
た、共鳴後、緩和時間と呼ばれる時定数で定まる
時間の後に高い準位へ励起された原子核は、低い
準位へもどる。この緩和時間のうち、特にT1と
呼ばれるスピン―格子間緩和時間(縦緩和時間)
は、各化合物の結合の仕方に依存している時定数
であり、正常組織と悪性腫瘍とでは、値が大きく
異なることが知られている。
ここでは、水素原子核( 1H)について説明し
たが、この他にも核スピン角運動量をもつ原子核
で同様の測定を行なうことが可能であり、水素原
子核以外に、リン原子核( 31P)、炭素原子核(
13C)、ナトリウム原子核( 23Na)、フツ素原子核
( 19F)、酸素原子核( 17O)等に適用可能であ
る。
たが、この他にも核スピン角運動量をもつ原子核
で同様の測定を行なうことが可能であり、水素原
子核以外に、リン原子核( 31P)、炭素原子核(
13C)、ナトリウム原子核( 23Na)、フツ素原子核
( 19F)、酸素原子核( 17O)等に適用可能であ
る。
このように、NMRによつて、特定原子核の存
在量およびその緩和時間を測定することができる
ので、物質内の特定原子核についての種々の化学
的情報を得ることにより、被検体内の種々の検査
を行なうことができる。
在量およびその緩和時間を測定することができる
ので、物質内の特定原子核についての種々の化学
的情報を得ることにより、被検体内の種々の検査
を行なうことができる。
従来より、このようなNMRを利用した検査装
置として、X線CTと同様な原理で、被検体の仮
想輪切り部分のプロトンを励起し、各プロジエク
シヨンに対応するNMR共鳴信号を、被検体の数
多くの方向について求め、被検体の各位置におけ
るNMR共鳴信号強度を再構成法によつて求める
ものがある。
置として、X線CTと同様な原理で、被検体の仮
想輪切り部分のプロトンを励起し、各プロジエク
シヨンに対応するNMR共鳴信号を、被検体の数
多くの方向について求め、被検体の各位置におけ
るNMR共鳴信号強度を再構成法によつて求める
ものがある。
第4図は、このような従来装置における検査手
法の一例を説明するための動作波形図である。
法の一例を説明するための動作波形図である。
被検体に、はじめに第4図ロに示すようにZ勾
配磁場Gzと、イに示すように細い周波数スペク
トルのRFパルス(90゜パルス)を印加する。
この場合、ラーモア角速度ω=γ(H0+ΔGz)
となる面だけのプロトンが励起され、磁化Mを第
5図に示すようなωで回転する回転座標系上に示
せば、図示するようにy′軸方向に90゜向きを変え
たものとなる。続いて、第4図ハに示すようにx
軸方向勾配磁場Gxを所定の時間txだけ加え、こ
れによつて磁化Mの位相を(3)式に示すようにx軸
方向に目盛付する。
配磁場Gzと、イに示すように細い周波数スペク
トルのRFパルス(90゜パルス)を印加する。
この場合、ラーモア角速度ω=γ(H0+ΔGz)
となる面だけのプロトンが励起され、磁化Mを第
5図に示すようなωで回転する回転座標系上に示
せば、図示するようにy′軸方向に90゜向きを変え
たものとなる。続いて、第4図ハに示すようにx
軸方向勾配磁場Gxを所定の時間txだけ加え、こ
れによつて磁化Mの位相を(3)式に示すようにx軸
方向に目盛付する。
γLx∫txdt・Gx=2πh ……(3)
ただし、
γ:磁気回転比
Lx:x方向の被検体長さ
n:整数(n=−N′/2 N/2+1,…,−1,
0,+1,…,N/2−1)
N:x方向の分割数
続いて、第4図ニに示すようにy軸方向勾配磁
場Gyを印加し、この下で第4図ホに示すように
NMR共鳴信号を検出する。y軸方向は、ラーモ
ア角速度で目盛付けを行なう。ここで、磁化M
は、第5図ロに示すように磁場の不均一性によつ
て、x′,y′面内で矢印方向に次第に分散してゆく
ので、やがて、NMR共鳴信号は減少し、第4図
ホに示すようにτ時間経過して無くなる。
場Gyを印加し、この下で第4図ホに示すように
NMR共鳴信号を検出する。y軸方向は、ラーモ
ア角速度で目盛付けを行なう。ここで、磁化M
は、第5図ロに示すように磁場の不均一性によつ
て、x′,y′面内で矢印方向に次第に分散してゆく
ので、やがて、NMR共鳴信号は減少し、第4図
ホに示すようにτ時間経過して無くなる。
以下、熱平衡状態に戻るまでτ′時間待つて、
次のシーケンスを繰り返す。この際、x軸方向勾
配磁場Gxを印加する所定時間txは、(3)式で決ま
る値でN回繰り返される。そして、N回のシーケ
ンスで得られたNMR共鳴信号を2次元フーリエ
変換することによつて、面内のプロトン密度画像
を得ることができる。
次のシーケンスを繰り返す。この際、x軸方向勾
配磁場Gxを印加する所定時間txは、(3)式で決ま
る値でN回繰り返される。そして、N回のシーケ
ンスで得られたNMR共鳴信号を2次元フーリエ
変換することによつて、面内のプロトン密度画像
を得ることができる。
このような動作をなす従来装置においては、第
4図において、NMR共鳴信号が無くなるまでの
時間τは、10〜20mSであるが、次のシーケンス
に移るまでの所定時間τ′は、緩和時間T1のため
1sec程度は必要となる。それ故に、x軸方向の分
割数Nを例えば100程度とすれば、その測定に少
なくとも2分以上の長い時間を必要とする。
4図において、NMR共鳴信号が無くなるまでの
時間τは、10〜20mSであるが、次のシーケンス
に移るまでの所定時間τ′は、緩和時間T1のため
1sec程度は必要となる。それ故に、x軸方向の分
割数Nを例えば100程度とすれば、その測定に少
なくとも2分以上の長い時間を必要とする。
ここにおいて、本発明は、従来の手法及び装置
におけるこのような欠点を除去することを目的に
なされたものである。
におけるこのような欠点を除去することを目的に
なされたものである。
本発明に係る方法は、被検体に印加する電磁波
として、(90゜)→(180゜)n(nは1,2,3
…)のパルス系列でエコー信号列を作り、各エコ
ー信号を利用して画像を再構成するようにした点
に特徴がある。
として、(90゜)→(180゜)n(nは1,2,3
…)のパルス系列でエコー信号列を作り、各エコ
ー信号を利用して画像を再構成するようにした点
に特徴がある。
第6図は本発明の手法を実現するための装置の
一実施例の構成を示すブロツク図である。図にお
いて、1は一様静磁場H0(この磁場の方向をZ
方向とする)を発生させるための静磁場用コイ
ル、2はこの静磁場用コイル1の制御回路で、例
えば直流安定化電源を含んでいる。静磁場用コイ
ル1によつて発生する磁束の密度H0は、0.1T程
度であり、また均一度は10-4以上であることが望
ましい。
一実施例の構成を示すブロツク図である。図にお
いて、1は一様静磁場H0(この磁場の方向をZ
方向とする)を発生させるための静磁場用コイ
ル、2はこの静磁場用コイル1の制御回路で、例
えば直流安定化電源を含んでいる。静磁場用コイ
ル1によつて発生する磁束の密度H0は、0.1T程
度であり、また均一度は10-4以上であることが望
ましい。
3は勾配磁場用コイルを総括的に示したもの、
4はこの勾配磁場用コイル3の制御回路である。
4はこの勾配磁場用コイル3の制御回路である。
第7図イは勾配磁場用コイル3の一例を示す構
成図で、z勾配磁場用コイル31,y勾配磁場用
コイル32,33、図示してないがy勾配磁場用
コイル32,33と同じ形であつて、90゜回転し
て設置されるx勾配磁場用コイルを含んでいる。
この勾配磁場用コイル3は、一様静磁場H0と同
一方向磁場で、x,y,z軸方向にそれぞれ直線
勾配をもつ磁場を発生する。60は制御回路4の
コントローラである。
成図で、z勾配磁場用コイル31,y勾配磁場用
コイル32,33、図示してないがy勾配磁場用
コイル32,33と同じ形であつて、90゜回転し
て設置されるx勾配磁場用コイルを含んでいる。
この勾配磁場用コイル3は、一様静磁場H0と同
一方向磁場で、x,y,z軸方向にそれぞれ直線
勾配をもつ磁場を発生する。60は制御回路4の
コントローラである。
5は被検体に細い周波数スペクトルのRFパ
ルスを電磁波として与える励磁コイルで、その構
成を第7図ロに示す。
ルスを電磁波として与える励磁コイルで、その構
成を第7図ロに示す。
6は測定しようとする原子核のNMR共鳴条件
に対応する周波数(例えばプロトンでは、4.26M
Hz/T)の信号を発生する発振器で、その出力
は、コントローラ60からの信号によつて開閉が
制御されるゲート回路61、パワーアンプ62を
介して励磁コイル5に印加されている。7は被検
体におけるNMR共鳴信号を検出するための検出
コイルで、その構成は第7図ロに示す励磁コイル
と同じで、励磁コイル5に対して90゜回転して設
置されている。なお、この検出コイルは、被検体
にできるだけ近接して設置されることが望ましい
が、必要に応じて、励磁コイルと兼用させてもよ
い。
に対応する周波数(例えばプロトンでは、4.26M
Hz/T)の信号を発生する発振器で、その出力
は、コントローラ60からの信号によつて開閉が
制御されるゲート回路61、パワーアンプ62を
介して励磁コイル5に印加されている。7は被検
体におけるNMR共鳴信号を検出するための検出
コイルで、その構成は第7図ロに示す励磁コイル
と同じで、励磁コイル5に対して90゜回転して設
置されている。なお、この検出コイルは、被検体
にできるだけ近接して設置されることが望ましい
が、必要に応じて、励磁コイルと兼用させてもよ
い。
71は検出コイル7から得られるNMR共鳴信
号(FID:free induction decay)を増巾する増
巾器、72は位相検波回路、73は位相検波され
た増巾器71からの波形信号を記憶するウエーブ
メモリ回路で、A/D変換器を含んでいる。8は
ウエーブメモリ回路73からの信号を例えば光フ
アイバで構成される伝送路74を介して入力し、
所定の信号処理を施して断層像を得るコンピユー
タ、9は得られた断層像を表示するテレビジヨン
モニターのような表示器である。
号(FID:free induction decay)を増巾する増
巾器、72は位相検波回路、73は位相検波され
た増巾器71からの波形信号を記憶するウエーブ
メモリ回路で、A/D変換器を含んでいる。8は
ウエーブメモリ回路73からの信号を例えば光フ
アイバで構成される伝送路74を介して入力し、
所定の信号処理を施して断層像を得るコンピユー
タ、9は得られた断層像を表示するテレビジヨン
モニターのような表示器である。
このように構成した装置の動作を、次に第8図
及び第9図を参照しながら説明する。
及び第9図を参照しながら説明する。
まず、はじめに、制御回路2は静磁場用コイル
1に電流を流し、被検体(被検体は各コイルの円
筒内に設置される)に静磁場H0を与えた状態と
する。この状態において、コントローラ60は、
はじめに制御回路4を介してz勾配磁場用コイル
31に電流を流し、第8図ロに示すようにz勾配
磁場Gzを与える。また、Gzが与えられている下
で、ゲート回路61を開とし、発振器6からの信
号を増巾器62を介して励磁コイル5に印加し、
第8図イに示すように細いスペクトルを持つた90
゜パルスで、被検体の1面を励起する。
1に電流を流し、被検体(被検体は各コイルの円
筒内に設置される)に静磁場H0を与えた状態と
する。この状態において、コントローラ60は、
はじめに制御回路4を介してz勾配磁場用コイル
31に電流を流し、第8図ロに示すようにz勾配
磁場Gzを与える。また、Gzが与えられている下
で、ゲート回路61を開とし、発振器6からの信
号を増巾器62を介して励磁コイル5に印加し、
第8図イに示すように細いスペクトルを持つた90
゜パルスで、被検体の1面を励起する。
この時点t0においては、磁化Mは第9図イの回
転座標系に示すようにy′軸方向に90゜向きを変え
る。続いて、x勾配磁場用コイル32に所定の時
間tx1だけ電流を流し、第8図ハに示すように所
定の大きさのx軸方向勾配磁場Gxを所定時間tx1
だけ印加する。これによつて磁化Mの位相を(3)式
に示すようにx軸方向に目盛付する。続いて、第
8図ニに示すようにy軸方向勾配磁場Gyを所定
時間ty1だけ印加し、この下で、第8図ホに示す
ように検出コイル7によつてNMR共鳴信号をデ
ータE1として検出する。ここで、NMR共鳴信号
が検出されている時点(例えばt1の時点)では、
磁化Mは、第9図ロに示すように破線矢印方向に
次第に分散してゆく途中にあるので、検出コイル
7で検出されるNMR共鳴信号は、時間とともに
次第に減衰する。この信号は、増巾器71で増巾
され、位相検波回路72で位相検波され、ウエー
ブメモリ回路73を介してコンピユータ8に印加
される。なお、y軸方向はラーモア周波数で目盛
付される。
転座標系に示すようにy′軸方向に90゜向きを変え
る。続いて、x勾配磁場用コイル32に所定の時
間tx1だけ電流を流し、第8図ハに示すように所
定の大きさのx軸方向勾配磁場Gxを所定時間tx1
だけ印加する。これによつて磁化Mの位相を(3)式
に示すようにx軸方向に目盛付する。続いて、第
8図ニに示すようにy軸方向勾配磁場Gyを所定
時間ty1だけ印加し、この下で、第8図ホに示す
ように検出コイル7によつてNMR共鳴信号をデ
ータE1として検出する。ここで、NMR共鳴信号
が検出されている時点(例えばt1の時点)では、
磁化Mは、第9図ロに示すように破線矢印方向に
次第に分散してゆく途中にあるので、検出コイル
7で検出されるNMR共鳴信号は、時間とともに
次第に減衰する。この信号は、増巾器71で増巾
され、位相検波回路72で位相検波され、ウエー
ブメモリ回路73を介してコンピユータ8に印加
される。なお、y軸方向はラーモア周波数で目盛
付される。
90゜パルスを印加してから所定の時間τ経過
後、コントローラ60は、再びz勾配磁場用コイ
ル31に電流を流し、第8図ロに示すようにz勾
配磁場Gzを与えるとともに、ゲート回路61を
開とし、励磁コイル5に電流を流し、今度は第8
図イに示すように180゜x′パルスを印加し、被検
体の同一面を励起する。続いて、第8図ニに示す
ようにy勾配磁場用コイルに電流を流し、前回と
同様の大きさの磁場Gyを所定時間ty1だけ印加
し、続いて、第8図ハに示すようにx勾配磁場用
コイルに前回と同様に所定時間tx1だけ電流を流
し、第8図ハに示すように、x軸方向勾配磁場
Gxを所定時間tx1だけ印加させる。
後、コントローラ60は、再びz勾配磁場用コイ
ル31に電流を流し、第8図ロに示すようにz勾
配磁場Gzを与えるとともに、ゲート回路61を
開とし、励磁コイル5に電流を流し、今度は第8
図イに示すように180゜x′パルスを印加し、被検
体の同一面を励起する。続いて、第8図ニに示す
ようにy勾配磁場用コイルに電流を流し、前回と
同様の大きさの磁場Gyを所定時間ty1だけ印加
し、続いて、第8図ハに示すようにx勾配磁場用
コイルに前回と同様に所定時間tx1だけ電流を流
し、第8図ハに示すように、x軸方向勾配磁場
Gxを所定時間tx1だけ印加させる。
180゜x′パルスを印加すると、分散した磁化M
は第9図ハに示すように再び集合し始め、検出コ
イル7からは、第8図ホに示すように次第に増大
するNMR共鳴信号(この信号をエコー信号と呼
ぶ)がデータE1′として検出される。180゜x′パル
スを印加してから、τ時間経過後、エコー信号は
第8図ホに示すように最大となる。このエコー信
号はτ時間の間、被検体の状態が変らないものと
すれば、はじめに出力されたNMR共鳴信号と時
間軸に対して対称な信号波形となる。
は第9図ハに示すように再び集合し始め、検出コ
イル7からは、第8図ホに示すように次第に増大
するNMR共鳴信号(この信号をエコー信号と呼
ぶ)がデータE1′として検出される。180゜x′パル
スを印加してから、τ時間経過後、エコー信号は
第8図ホに示すように最大となる。このエコー信
号はτ時間の間、被検体の状態が変らないものと
すれば、はじめに出力されたNMR共鳴信号と時
間軸に対して対称な信号波形となる。
180゜x′パルスを印加してから、τ時間経過
後、エコー信号が最大となり、この時点で、x勾
配磁場Gxを第8図ハに示すようにtx2だけ印加す
る。続いて、第8図ニに示すようにy勾配磁場
Gyを与え、この下で第8図ホに示すように、検
出コイル7によつてNMR共鳴信号をデータE2と
して検出する。更に、180゜x′パルスを印加して
から2τ時間経過後、第8図ロに示すようにz勾
配磁場Gzを与えている下で、今度は、第8図イ
に示すように、180゜−x′パルス(180゜−xパル
スは発振器6からの信号の位相を反転したもの)
を印加する。続いて、第8図ニに示すようにy勾
配磁場Gyを前回と同様に与え、続いて、第8図
ハに示すようにx勾配磁場Gxをtx2だけ印加す
る。
後、エコー信号が最大となり、この時点で、x勾
配磁場Gxを第8図ハに示すようにtx2だけ印加す
る。続いて、第8図ニに示すようにy勾配磁場
Gyを与え、この下で第8図ホに示すように、検
出コイル7によつてNMR共鳴信号をデータE2と
して検出する。更に、180゜x′パルスを印加して
から2τ時間経過後、第8図ロに示すようにz勾
配磁場Gzを与えている下で、今度は、第8図イ
に示すように、180゜−x′パルス(180゜−xパル
スは発振器6からの信号の位相を反転したもの)
を印加する。続いて、第8図ニに示すようにy勾
配磁場Gyを前回と同様に与え、続いて、第8図
ハに示すようにx勾配磁場Gxをtx2だけ印加す
る。
180゜−x′パルスを印加すると、分散した磁化
Mは、第9図ニに示すように再び集合し始め、検
出コイル7からは、第8図ホに示すように、Gy
が与えられる下で次第に増大するエコー信号が検
出され、これをデータE2′として検出する。
Mは、第9図ニに示すように再び集合し始め、検
出コイル7からは、第8図ホに示すように、Gy
が与えられる下で次第に増大するエコー信号が検
出され、これをデータE2′として検出する。
180゜−x′パルスを印加してから、τ時間経過
後、エコー信号が最大となり、この時点で、x勾
配磁場Gxを第8図ハに示すように今度はtx3だけ
印加する。続いて、第8図ニに示すようにy勾配
磁場Gyを与え、この下で第8図ホに示すよう
に、検出コイル7によつてNMR共鳴信号をデー
タE3として検出する。
後、エコー信号が最大となり、この時点で、x勾
配磁場Gxを第8図ハに示すように今度はtx3だけ
印加する。続いて、第8図ニに示すようにy勾配
磁場Gyを与え、この下で第8図ホに示すよう
に、検出コイル7によつてNMR共鳴信号をデー
タE3として検出する。
以後、同じようにして180゜x′パルスと180゜−
x′パルスの電磁波を2τの周期で交互に印加する
とともに、この180゜x′パルス,180゜−x′パルス
を印加する前後のτ時間において印加するx勾配
磁場Gxの印加時間をtx1,tx2,tx3…のように少
しずつ変え、y勾配磁場Gyを印加している下で
得られる各データE1,E2,E3…(又はE1′,
E2′,E3′…)のN個をひとつのグループとして順
次検出する。
x′パルスの電磁波を2τの周期で交互に印加する
とともに、この180゜x′パルス,180゜−x′パルス
を印加する前後のτ時間において印加するx勾配
磁場Gxの印加時間をtx1,tx2,tx3…のように少
しずつ変え、y勾配磁場Gyを印加している下で
得られる各データE1,E2,E3…(又はE1′,
E2′,E3′…)のN個をひとつのグループとして順
次検出する。
NMR共鳴信号(エコー信号)の包絡線(第8
図ホの破線)は横緩和時間T2で減衰しており、
このような動作は、NMR共鳴信号が得られてい
る間、1シーケンスの中で繰り返して行なうこと
が可能であり、NMR共鳴信号が弱くなつたら、
再びz勾配磁場の下で、90゜パルスの電磁波を印
加して励起させ、次のシーケンスに移る。
図ホの破線)は横緩和時間T2で減衰しており、
このような動作は、NMR共鳴信号が得られてい
る間、1シーケンスの中で繰り返して行なうこと
が可能であり、NMR共鳴信号が弱くなつたら、
再びz勾配磁場の下で、90゜パルスの電磁波を印
加して励起させ、次のシーケンスに移る。
コンピユータ8は、180゜x′パルス,180゜−
x′パルスを印加する前後において得られるNMR
共鳴信号のデータE1,E2,E3…及びエコー信号
のデータE1′,E2′,E3′…を入力し、例えばデー
タE1,E2,E3…のN個をひとつのグループとし
て、2次元フーリエ変換演算を行ない、画像を
得、これを表示器9に表示する。
x′パルスを印加する前後において得られるNMR
共鳴信号のデータE1,E2,E3…及びエコー信号
のデータE1′,E2′,E3′…を入力し、例えばデー
タE1,E2,E3…のN個をひとつのグループとし
て、2次元フーリエ変換演算を行ない、画像を
得、これを表示器9に表示する。
なお、上記ではコンピユータ8は、エコー信号
に基ずくデータE1′,E2′,E3′…を利用しないこ
とを想定したものであるが、これらのデータをも
利用するようにしてもよい。この場合、利用の仕
方としては例えば次のようなものがある。
に基ずくデータE1′,E2′,E3′…を利用しないこ
とを想定したものであるが、これらのデータをも
利用するようにしてもよい。この場合、利用の仕
方としては例えば次のようなものがある。
(i) データE1(E2,E3…)とデータE1′(E2′,
E3′…)の平均値を演算し、これをひとつのデ
ータとして、2次元フーリエ変換演算を行な
い、ひとつの断層像を得る。
E3′…)の平均値を演算し、これをひとつのデ
ータとして、2次元フーリエ変換演算を行な
い、ひとつの断層像を得る。
(ii) エコー信号の包絡線は、緩和時間T2で減衰
していることから、データE1(E2,E3…)を
利用してプロトン密度画像を得るとともに、デ
ータE1′(E2′,E3′…)を利用してT2画像(T2
は近傍の電子核同志のスピンの相互作用に起因
している)を得る。
していることから、データE1(E2,E3…)を
利用してプロトン密度画像を得るとともに、デ
ータE1′(E2′,E3′…)を利用してT2画像(T2
は近傍の電子核同志のスピンの相互作用に起因
している)を得る。
(iii) 180゜x′パルス,180゜−x′パルスの前後にお
いて与えるx勾配磁場Gxを加えている時間
tx1,tx2,tx3…=txとすべて等しくし、1シー
ケンス中の各データの全部又はいくつかを平均
し、1データとする。この場合、高速性は失な
われるが、S/N比が著しく向上する。
いて与えるx勾配磁場Gxを加えている時間
tx1,tx2,tx3…=txとすべて等しくし、1シー
ケンス中の各データの全部又はいくつかを平均
し、1データとする。この場合、高速性は失な
われるが、S/N比が著しく向上する。
これらの手法をとることによつて、S/N比を
良好にし、良質の画像を得ることができる。また
検査目的に応じて、こらの手法を選択することに
より、目的に適した断層像を得ることができる。
良好にし、良質の画像を得ることができる。また
検査目的に応じて、こらの手法を選択することに
より、目的に適した断層像を得ることができる。
なお、上記の説明では、被検体に印加する電磁
波のパルス系列として、(90゜)→(180゜x′)→
(180゜−x′)→(180゜x′)→(180゜−x′)…の
場合を説明したが、これに代えて、(90゜)→
(180゜y′)→(180゜y′)→(180゜−y′)…のパ
ルス系列を使用してもよい。
波のパルス系列として、(90゜)→(180゜x′)→
(180゜−x′)→(180゜x′)→(180゜−x′)…の
場合を説明したが、これに代えて、(90゜)→
(180゜y′)→(180゜y′)→(180゜−y′)…のパ
ルス系列を使用してもよい。
なお、第8図の例において、ホに示すNMR共
鳴信号(エコー信号)のピーク振巾A(包絡線に
対応)は、 A∝exp(−t/T2)(tはt0からの時間) で減衰する。したがつて、全測定時間が緩和時間
T2より十分短かければその影響は問題とならな
い。全測定時間が比較的長い場合(測定時間が
T2より十分短かくない場合)、このままではプロ
トン密度画像にT2が影響して好ましくない。こ
の場合、次のような手法をとることによつて、
T2の影響のないプロトン密度画像を得ることが
できる。すなわち、第8図ホにおいて、データ
EnとデータEn′の場合のtは、それぞれ、2(n
−1)τ,2(n−1)τ+τであるから、2つ
のデータEn,En′をフーリエ変換し、周波数軸上
(プロジエクシヨンn上)の各点のT2を上式から
得る。そして、Enをt=0に外挿して、T2の減
衰による影響を除去したプロトン密度だけのデー
タを得ることができる。
鳴信号(エコー信号)のピーク振巾A(包絡線に
対応)は、 A∝exp(−t/T2)(tはt0からの時間) で減衰する。したがつて、全測定時間が緩和時間
T2より十分短かければその影響は問題とならな
い。全測定時間が比較的長い場合(測定時間が
T2より十分短かくない場合)、このままではプロ
トン密度画像にT2が影響して好ましくない。こ
の場合、次のような手法をとることによつて、
T2の影響のないプロトン密度画像を得ることが
できる。すなわち、第8図ホにおいて、データ
EnとデータEn′の場合のtは、それぞれ、2(n
−1)τ,2(n−1)τ+τであるから、2つ
のデータEn,En′をフーリエ変換し、周波数軸上
(プロジエクシヨンn上)の各点のT2を上式から
得る。そして、Enをt=0に外挿して、T2の減
衰による影響を除去したプロトン密度だけのデー
タを得ることができる。
第10図は、(90゜)→(180゜y′)→(180゜
−y′)→(180゜y′)→(180゜−y′)…のパルス
系列を使用した場合、第8図に示す各時点t0,
t1,t2,t3における磁化Mの向きを示したもので
ある。
−y′)→(180゜y′)→(180゜−y′)…のパルス
系列を使用した場合、第8図に示す各時点t0,
t1,t2,t3における磁化Mの向きを示したもので
ある。
ここで、180゜y′パルスは、発振器6からの信
号の位相を90゜遅れさせたものを表わしている。
号の位相を90゜遅れさせたものを表わしている。
第11図及び第12図は、本発明に係る手法の
他の例を示す動作波形図である。
他の例を示す動作波形図である。
第11図は、3次元フーリエ変換法と呼ばれる
手法に本発明を適用した場合である。ここでは、
第11図ロ,ハ,ニに示すように、(180゜x′),
(180゜−x′)パルスの前後において、z勾配磁場
Gz,x勾配磁場Gx,y勾配磁場Gyをそれぞれ重
ならないように所定の時間tz1,tz2…,tx1,tx2
…,ty1,ty2…を制御して、印加するようにした
ものである。また、被検体に印加する電磁波とし
て、第11図イに示すように矩形波状のパルス信
号を使用している。
手法に本発明を適用した場合である。ここでは、
第11図ロ,ハ,ニに示すように、(180゜x′),
(180゜−x′)パルスの前後において、z勾配磁場
Gz,x勾配磁場Gx,y勾配磁場Gyをそれぞれ重
ならないように所定の時間tz1,tz2…,tx1,tx2
…,ty1,ty2…を制御して、印加するようにした
ものである。また、被検体に印加する電磁波とし
て、第11図イに示すように矩形波状のパルス信
号を使用している。
第12図に示す手法は、第8図又は第11図に
示す手法において、90゜パルスを被検体に印加す
る前(τ″時間前)に、第12図イに示すように
180゜パルスの電磁波を印加するようにしたもの
である。ここで、180゜パルスを印加してから、
90゜パルスを印加するまでの時間τ″は、180゜パ
ルスによつて方向が180゜反転した磁化Mが、も
とに戻るまでの時間が必要である。この手法によ
れば、τ″時間のT1緩和により、NMR信号の強度
が変り、これからT1画像を得ることができる。
示す手法において、90゜パルスを被検体に印加す
る前(τ″時間前)に、第12図イに示すように
180゜パルスの電磁波を印加するようにしたもの
である。ここで、180゜パルスを印加してから、
90゜パルスを印加するまでの時間τ″は、180゜パ
ルスによつて方向が180゜反転した磁化Mが、も
とに戻るまでの時間が必要である。この手法によ
れば、τ″時間のT1緩和により、NMR信号の強度
が変り、これからT1画像を得ることができる。
なお、上記の各実施例において、第8図におい
てはx勾配磁場Gx、第11図においてはx勾配
磁場とz勾配磁場Gzを印加している時間tx1,
tx2,…tz1,tz2,…を制御することによつて、被
検体を位相で目盛付けしたが、これに代えて、勾
配磁場を印加する時間を一定とし、(3)式を満足す
るようにこれらの勾配磁場Gx,Gzを制御しても
よい。
てはx勾配磁場Gx、第11図においてはx勾配
磁場とz勾配磁場Gzを印加している時間tx1,
tx2,…tz1,tz2,…を制御することによつて、被
検体を位相で目盛付けしたが、これに代えて、勾
配磁場を印加する時間を一定とし、(3)式を満足す
るようにこれらの勾配磁場Gx,Gzを制御しても
よい。
第13図は、第8図の例において、x勾配磁場
Gxを印加している印加時間txを一定とし、その
大きさをGx1,Gx2,Gx3…と変えた場合の動作波
形図である。なお、ここではx勾配磁場Gxの印
加と同時に極性が反対のy勾配磁場Gy−を印加
するようにし、磁化Mを分散させてからGy+を印
加するようにしてS/Nが良好なスピンエコー信
号を得るようにしている。
Gxを印加している印加時間txを一定とし、その
大きさをGx1,Gx2,Gx3…と変えた場合の動作波
形図である。なお、ここではx勾配磁場Gxの印
加と同時に極性が反対のy勾配磁場Gy−を印加
するようにし、磁化Mを分散させてからGy+を印
加するようにしてS/Nが良好なスピンエコー信
号を得るようにしている。
以上説明したように、本発明に係る手法は、被
検体を90゜パルスの電磁波で励起後、(180゜x′)
→(180゜−x′)又は(180゜y′)→(180゜−
y′)のパルス系列を複数回繰り返し、90゜パルス
による1回の励起(1回のシーケンスに対応)で
複数個のデータを得ることができるようにしたも
ので、短時間で、被検体の特定原子核分布等に関
連する断層像を得ることができる。また、被検体
から(180゜)パルスの印加の前後において2個
のデータE1(E2,E3…)E1′(E2′,E3′…)を得
ることができるので、これらの各信号を利用する
ことによつて、S/N比が良好で、分解能の良い
断層像を得ることができる。
検体を90゜パルスの電磁波で励起後、(180゜x′)
→(180゜−x′)又は(180゜y′)→(180゜−
y′)のパルス系列を複数回繰り返し、90゜パルス
による1回の励起(1回のシーケンスに対応)で
複数個のデータを得ることができるようにしたも
ので、短時間で、被検体の特定原子核分布等に関
連する断層像を得ることができる。また、被検体
から(180゜)パルスの印加の前後において2個
のデータE1(E2,E3…)E1′(E2′,E3′…)を得
ることができるので、これらの各信号を利用する
ことによつて、S/N比が良好で、分解能の良い
断層像を得ることができる。
第1図は核磁気モーメントを説明するための説
明図、第2図は核磁気モーメントの配列について
説明するための説明図、第3図は静磁場による核
磁気モーメントの整列について説明するための
図、第4図は従来の手法の一例を説明するための
動作波形図、第5図は第4図の手法による磁化M
の方向を説明するための説明図、第6図は本発明
に係る手法を実現するための装置の一例を示すブ
ロツク図、第7図イは第6図装置に用いられてい
る勾配磁場コイルの一例を示す構成図、ロは同じ
く励磁コイルの構成図、第8図は本発明に係る手
法のひとつを説明するための動作波形図、第9図
は本発明の手法によるそれぞれの時点での磁化M
の方向を回転座標系上に示した説明図、第10図
は本発明に係る手法において、他のパルス系列を
使用した場合のそれぞれの時点での磁化Mの方向
を示した説明図、第11図〜第13図は本発明の
手法の他の例を示す動作波形図である。 1…静磁場用コイル、2…静磁場用コイル制御
回路、3…勾配磁場用コイル、5…励磁コイル、
60…コントローラ、7…検出コイル、8…コン
ピユータ。
明図、第2図は核磁気モーメントの配列について
説明するための説明図、第3図は静磁場による核
磁気モーメントの整列について説明するための
図、第4図は従来の手法の一例を説明するための
動作波形図、第5図は第4図の手法による磁化M
の方向を説明するための説明図、第6図は本発明
に係る手法を実現するための装置の一例を示すブ
ロツク図、第7図イは第6図装置に用いられてい
る勾配磁場コイルの一例を示す構成図、ロは同じ
く励磁コイルの構成図、第8図は本発明に係る手
法のひとつを説明するための動作波形図、第9図
は本発明の手法によるそれぞれの時点での磁化M
の方向を回転座標系上に示した説明図、第10図
は本発明に係る手法において、他のパルス系列を
使用した場合のそれぞれの時点での磁化Mの方向
を示した説明図、第11図〜第13図は本発明の
手法の他の例を示す動作波形図である。 1…静磁場用コイル、2…静磁場用コイル制御
回路、3…勾配磁場用コイル、5…励磁コイル、
60…コントローラ、7…検出コイル、8…コン
ピユータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 被検体に一様静磁場を与えるとともに被検体
に核磁気共鳴を誘起させる周波数の電磁波を印加
し、被検体からの核磁気共鳴信号(NMR信号)
を得、所定の演算処理を行なつて被検体内におけ
る特定原子核分布を知るようにした検査方法であ
つて、次の各工程から成ることを特徴とする核磁
気共鳴による検査方法。 (i) 被検体に90゜パルスの電磁波とz勾配磁場と
を同時に印加し被検体を励起する工程。 (ii) (i)の工程の後において所定大きさのx勾配磁
場Gxを所定時間txだけ印加する工程。 (iii) (ii)の工程に続いて所定大きさのy勾配磁場
Gyを所定時間ty印加しその下で第1のNMR信
号を検出する工程。 (iv) 前記(i)の工程において90゜パルスの電磁波を
印加してから所定時間経過した時点で180゜パ
ルスの電磁波を印加する工程。 (v) (iv)の工程に続いて前記(iii)の工程で印加したと
同じ大きさのy勾配磁場Gyを同じ時間tyだけ
印加しその下で第2のNMR信号(エコー信
号)を検出する工程。 (vi) (v)の工程に続いて前記(ii)の工程で印加したと
同じ大きさのx勾配磁場Gxを同じ時間txだけ
印加する工程。 (vii) 前記第2のNMR信号が最大となつた時点で
x勾配磁場Gxとy勾配磁場Gyの印加時間tx,
tyをそれぞれ変えて前記(ii)以降の工程に戻る工
程。 2 (180゜)パルスを印加する前後において得
られるNMR信号とエコー信号に基ずく各データ
En,En′をそれぞれフーリエ変換し、周波数軸上
の各点のT2を得、Enをt=0に外挿してT2によ
る減衰の影響を除去したデータを得るようにした
特許請求の範囲第1項記載の核磁気共鳴による検
査方法。 3 (180゜)パルスを印加する前後において得
られるNMR信号とエコー信号に基ずく各データ
の平均値を演算し、これをひとつのデータとする
特許請求の範囲第1項記載の核磁気共鳴による検
査方法。 4 NMR信号に基ずくデータを利用してプロト
ン密度画像を得るとともに、エコー信号に基ずく
データを利用してT2画像を得るようにした特許
請求の範囲第1項記載の核磁気共鳴による検査方
法。 5 (180゜)パルスを印加する前後において被
検体に与えるx勾配磁場Gxの印加時間又は大き
さを1シーケンス中においてそれぞれ等しくし、
1シーケンス中に得られる各データの全部又はい
くつかを平均し1データとする特許請求の範囲第
1項記載の核磁気共鳴による検査方法。 6 被検体に一様静磁場を与えるとともに被検体
に核磁気共鳴を誘起させる周波数の電磁波を印加
し、被検体からの核磁気共鳴信号(NMR信号)
を得、所定の演算処理を行なつて被検体内におけ
る特定原子核分布を知るようにした検査方法であ
つて、 次の各工程から成ることを特徴とする核磁気共
鳴による検査方法。 (i) 被検体に90゜パルスの電磁波を印加し被検体
を励起する工程。 (ii) (i)の工程の後において所定大きさのz勾配磁
場Gzを所定の時間tzだけ印加する工程。 (iii) (ii)の工程に続いて所定の大きさのx勾配磁場
Gxを所定時間txだけ印加する工程。 (iv) (iii)の工程に続いて所定大きさのy勾配磁場
Gyを所定時間ty印加しその下で第1のNMR信
号を検出する工程。 (v) 前記(i)の工程において90゜パルスの電磁波を
印加してから所定時間経過した時点で180゜パ
ルスの電磁波を印加する工程。 (vi) (v)の工程に続いて前記(iv)の工程で印加したと
同じ大きさのy勾配磁場Gyを同じ時間tyだけ
印加しその下で第2のNMR信号(エコー信
号)を検出する工程。 (vii) (vi)の工程に続いて前記(iii)の工程で印加した
と
同じ大きさのx勾配磁場Gxを同じ時間txだけ
印加する工程。 (viii) (vii)の工程に続いて前記(ii)の工程で印加し
たと
同じ大きさのz勾配磁場Gzを同じ時間tzだけ
印加する工程。 (ix) 前記第2のNMR信号が最大となつた時点で
z勾配磁場Gzとx勾配磁場Gxとy勾配磁場Gy
の各印加時間tz,tx,tyをそれぞれ変えて前記
(ii)以降の工程に戻る工程。 7 被検体に一様静磁場を与える静磁場形成手
段、前記被検体に2種以上の勾配磁場を印加する
勾配磁場発生手段、前記被検体にパルス状の電磁
波を印加するための励振手段、この励振手段に与
える信号を制御する制御手段、前記被検体からの
核磁気共鳴信号を検知する手段、この検知手段か
らの信号を処理するとともに所定の演算を行なつ
て断層像を得る演算手段を具備し、 前記制御手段は、前記勾配磁場発生手段及び励
振手段を介して次のような(i)〜(vii)の各工程を行な
わせることを特徴とする核磁気共鳴による検査装
置。 (i) 被検体に90゜パルスの電磁波とz勾配磁場と
を同時に印加し被検体を励起する工程。 (ii) 所定大きさのx勾配磁場Gxを所定時間txだ
け印加する工程。 (iii) 所定大きさのy勾配磁場Gyを所定時間ty印
加しその下で第1のNMR信号を検出する工
程。 (iv) 前記(i)の工程において90゜パルスの電磁波を
印加してから所定時間経過した時点で180゜パ
ルスの電磁波を印加する工程。 (v) 前記(iii)の工程で印加したと同じ大きさのy勾
配磁場Gyを同じ時間tyだけ印加しその下で第
2のNMR信号(エコー信号)を検出する工
程。 (vi) 前記(ii)の工程で印加したと同じ大きさのx勾
配磁場Gxを同じ時間txだけ印加する工程。 (vii) 前記第2のNMR信号が最大となつた時点で
x勾配磁場Gxとy軸勾配磁場Gyの印加時間
tx,tyをそれぞれ変えて前記(ii)以降の工程に戻
る工程。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57193155A JPS5983041A (ja) | 1982-11-02 | 1982-11-02 | 核磁気共鳴による検査方法及び検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57193155A JPS5983041A (ja) | 1982-11-02 | 1982-11-02 | 核磁気共鳴による検査方法及び検査装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5983041A JPS5983041A (ja) | 1984-05-14 |
JPS6240658B2 true JPS6240658B2 (ja) | 1987-08-29 |
Family
ID=16303191
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57193155A Granted JPS5983041A (ja) | 1982-11-02 | 1982-11-02 | 核磁気共鳴による検査方法及び検査装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5983041A (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6151550A (ja) * | 1984-08-20 | 1986-03-14 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 核磁気共鳴画像観測方法および装置 |
JPS6384540A (ja) * | 1986-09-30 | 1988-04-15 | 横河メディカルシステム株式会社 | 核磁気共鳴断層撮影装置のrfパルス調整装置 |
JPS63296739A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-02 | Yokogawa Medical Syst Ltd | 核磁気共鳴断層撮影装置のrfパルス調整法 |
JP2760330B2 (ja) * | 1995-11-29 | 1998-05-28 | 株式会社日立製作所 | 核磁気共鳴を用いた検査装置 |
JP2872642B2 (ja) * | 1996-12-04 | 1999-03-17 | 株式会社日立製作所 | 核磁気共鳴を用いた検査装置 |
JP2908380B2 (ja) * | 1997-05-14 | 1999-06-21 | 株式会社日立製作所 | 核磁気共鳴を用いた検査装置 |
-
1982
- 1982-11-02 JP JP57193155A patent/JPS5983041A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5983041A (ja) | 1984-05-14 |
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